KR20210030852A - 자동 세척 노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세정파이프로부터 유입된 세척 유체를 피세척물에 분사하는 자동 세척 노즐에 관한 것이다.
본 발명은, 상기 세정파이프와 결합하는 후단, 토출구를 구비한 선단 및 상기 토출구의 후방에 구비된 오링홈을 포함하는 노즐 케이스; 상기 노즐 케이스에 수용 및 고정된 고정 노즐; 상기 고정 노즐과 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동할 수 있도록 상기 노즐 케이스에 수용된 유동 노즐; 및 상기 오링홈에 틈 없이 삽입된 오링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 세척 노즐을 제공한다.

Description

자동 세척 노즐{AUTOMATIC WASHING NOZZLE}

본 발명은 자동 세척 노즐에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로 디스크필터와 같은 섬유 여과기의 세척공정 또는 산업용 탈수기의 여과포 세척 등에 사용되는 자동 세척 노즐에 관한 것이다.

일반적으로 여과기의 운전은 여과공정과 세척공정으로 나뉘어 이루어진다. 여과공정은 부유물 제거를 통해 원수를 깨끗한 여과수로 만드는 공정이고, 세척공정은 여과공정 도중 부유물로 오염된 여과필터를 세척수나 공기를 이용하여 세척하는 공정이다.

상기 여과기의 여과필터에는 다양한 재질들이 적용된다. 예컨대 상기 여과필터의 재질로는 모래, 무연탄 등과 같은 무기 입상이 사용되기도 하고, 섬유가 사용되기도 한다. 섬유 여과기는 여과필터의 재질로 섬유를 사용한 것을 말한다.

일종의 섬유 여과기에 해당하는 마이크로 디스크필터는 높은 유연성, 여과필터(필터 엘리먼트) 교체의 용이성, 연속운전 가능, 적은 세척수량, 컴펙트한 구조, 저렴한 유지관리비 및 초기 설치비, 안정적인 처리효율 등과 같은 장점으로 인해 현재 널리 사용되고 있다.

여과기의 세척공정에서는 오염된 여과필터의 세척을 위해 세척 노즐이 사용된다. 그리고 한국등록특허 제1112683호에는 이와 같은 세척 노즐이 개시되어 있다.

위 특허공보의 세척 노즐(10)은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 노즐 케이스(110)와, 유동 노즐(150)과, 고정 노즐(130)을 포함한다.

노즐 케이스(110)는 고정 노즐(130) 및 유동 노즐(150)을 내장하고, 토출구(118)를 선단에 구비한다. 또한 노즐 케이스(110)에는 오링홈이 구비되고, 상기 오링홈에는 오링(170)이 안착되어 있다. 노즐 케이스(110)의 후방 외면에는 세정 파이프(미도시)와의 결합을 위해 나사산(112)이 구비된다.

유동 노즐(150)은 노즐 케이스(110)의 내부에 직선 왕복 운동이 가능하도록 수용된다. 유동 노즐(150)은 스프링(122)에 의해 상기 토출구(118)로부터 멀어지는 방향으로 가압되고 선단에 앞벽 및 제2홈을 구비한다. 고정 노즐(130)은 볼트(116)를 통해 노즐 케이스(110)에 고정되고, 선단에 앞벽 및 제1홈을 구비한다. 상기 고정 노즐(150)의 후단과 유동 노즐(150)의 선단부에는 각각 경사절개면이 형성되고, 도 3과 같이 각 노즐의 경사절개면이 맞닿은 상태에서 상기 제1홈 및 제2홈의 앞부분은 오목한 곡면 형태로 구비되고, 상기 앞벽의 내면은 세척수 이동방향에 대하여 대략 직각을 이루는 평면 형태로 구비된다.

상기 유동 노즐(150)의 하부에는 내경 조절 블록(180)이 설치되며, 상기 내경 조절 블록(180)은 유동 노즐의 내부공간(150)의 직경보다 작은 직경의 입구부를 갖고, 유동 노즐(150)의 내부 공간(152)으로 억지끼움된다.

도 2에 도시된 바와 같이 유동 노즐(10)이 고정 노즐(130)로부터 이격된 상태에서 상기 세정 파이프(미도시)로부터 고압의 세척수가 공급되면, 유동 노즐(150)은 세척수의 압력에 의해 도 3에 도시된 바와 같이 고정 노즐(130)과 맞닿을 때까지 전진한다. 그리고 상기 세척수는 유동 노즐(150) 및 고정 노즐(120)이 맞닿아 생긴 분사공(160)을 통해 오염된 여과필터로 분사된다.

이후 여과필터의 세척이 완료되어 세척수의 압력을 낮추면, 유동 노즐(150)은 스프링(122)의 탄성력에 의해 후방으로 밀려 도 2에 도시된 바와 같이 고정 노즐(130)로부터 이격된다. 이러한 상태가 되면 유동 노즐(150)의 내부에 끼인 이물질이 노즐 케이스(110)의 토출구(118)를 통해 세척수와 함께 외부로 배출된다.

그러나 상기 특허문헌의 세척 노즐(100)은 아래와 같은 문제점들을 발생시킨다.

첫째, 상기 특허문헌의 세척 노즐(100)은 분사공(160)을 통과하는 세척수 줄기의 압력 분포를 고르게 하기 위하여, 제1홈 및 제2홈의 앞부분(136,156)을 노즐 내측을 향하여 오목한 곡면 형태로 하고, 제1홈 및 제2홈의 뒷부분은 테이퍼진 평면형상으로 함과 동시에, 앞벽의 내면은 세척수 이동방향에 대하여 직각을 이루는 평면형태로 구성하였다.

하지만, 이러한 형태로 분사공(160)을 형성하면, 분사공 중앙을 통과하는 세척수의 압력은 강한데 대하여, 분사공 가장자리로 통과하는 세척수의 압력은 완만한 오목면을 따라 흐르게 되어 압력이 갑자기 낮아져서 분사공 중앙과 주변의 세척수 압력이 불균일하게 된다. 특히, 세척수 유량이 많을 경우에는 이러한 불균일이 더 심해지게 된다. 또한, 보다 넓은 면적의 여과포를 세척하기 위해서는 상기 앞부분의 오목한 곡면의 곡률을 더 작게(즉, 곡면을 더 완만하게) 구성하여 세척수가 주변으로 넓게 퍼져나가게 해야 할 필요가 있다. 하지만, 이 경우에는 더 완만해진 홈의 앞부분(곡면)과 뒷부분(테이퍼 평면)을 흐르는 세척수 압력차는 더욱 극심해지므로, 압력 불균일 문제는 더욱 심각해지게 된다.

뿐만 아니라, 상기 세척노즐은 압력 분포를 고르게 하기 위하여 고정 노즐과 유동 노즐 앞벽의 내면을 평면형태로 구성하고 있지만, 이러한 형태로 하면 노즐 내부를 흐르는 세척수가 분사공 근처에서 상기 평면에 부딪혀 와류를 발생시킬 수 있어, 세척수 줄기의 압력이 오히려 교란되는 문제가 있다.

둘째, 상기 선행기술은 도 1에 도시한 바와 같이, 오링(170)의 후단면을 직선 형태로 하여 오링(170)과 오링홈 간 틈을 없게 하여 고압의 세척수가 오링(170)을 타격하는 경우에도 오링(170)이 오링홈으로부터 이탈하지 못하도록 하고 있다.

하지만, 오링(170)의 후단면을 도 1과 같이 가공하는 것은 어려울 뿐만 아니라 비용 상승의 원인이 된다. 따라서, 상기 오링을 특별하게 가공하지 않고도 오링을 오링홈에 밀착시킬 수 있는 기술적과제가 대두된다.

셋째, 상기 오링(170)과 접촉하는 고정 노즐(130)과 유동 노즐(150)의 전단부 외측벽에는 경사면을 형성시켜 이 경사면과 오링의 긴밀한 접촉을 유도하고 있었다. 그러나, 그 경사각이 25도 이상으로 너무 커서 경사면과 오링 사이의 틈새가 상당부분 발생하고 있다. 또한, 큰 경사각의 경사면이 오링과 접촉하므로 고압 세척수에 의한 유동 노즐의 이동시 유동 노즐이 강하게 오링을 타격함으로 인해 오링이 탈락될 우려가 있었다.

넷째, 상기 자동 세척 노즐은 도시하지 않은 노즐 홀더에 삽입되어 회전하면서 스프링쿨러와 같이 분무되는바, 상기 자동 세척 노즐과 노즐 홀더 간의 실링은 자동 세척 노즐 후단에 후단 오링(미도시)을 위치시키고 이 후단 후링을 노즐 홀더에 끼우는 것에 의하여 담보된다. 하지만, 세척수의 강한 압력이 자동 세척 노즐에 가해지면, 노즐 케이스 전체가 전방을 향하여 힘을 받으며, 반복 사용에 따라 노즐 케이스와 후단 오링이 미세하게 벌어지게 될 우려가 있다. 이 경우 세척수가 누설되어 노즐 분사 효율이 감소하게 되고, 후단의 노즐 오링이 헐거워져 탈락될 우려도 있다.

등록특허공보 제10-1112683호(2012.1.30)

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 토출공으로 분사되는 세척수의 분사 압력을 고르게 할 수 있고, 보다 넓은 면적의 여과포를 세척하기에 적합한 자동 세척 노즐을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

또한, 노즐 케이스에 장착되는 오링을 틈새 없이 고정할 수 있으며, 오링에 가해지는 충격량을 줄여 상기 오링의 이탈을 효과적으로 막을 수 있는 자동 세척 노즐을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 노즐 홀더와 노즐 케이스의 기밀이 보장되고, 노즐 케이스 후단에 위치하는 후단 오링의 탈락을 방지할 수 있는 자동 세척 노즐을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 세정파이프로부터 유입된 세척 유체를 피세척물에 분사하는 자동 세척 노즐로서, 상기 세정파이프와 결합하는 후단, 토출구를 구비한 선단을 포함하는 노즐 케이스; 상기 노즐 케이스에 수용 및 고정된 고정 노즐; 상기 고정 노즐과 맞닿아 밀착하여 하나의 통형상을 이루는 분사위치와 고정 노즐로부터 이격되는 대기위치 사이에서 이동할 수 있도록 상기 노즐 케이스에수용된 유동 노즐;을 포함하며,

상기 고정 노즐과 유동 노즐이 분사위치에서 접하였을 때 분사공을 형성하는 제1홈 및 제2홈이 상기 고정 노즐의 앞벽 및 상기 유동 노즐의 앞벽에 각각 형성되고, 상기 제1홈 및 제2홈의 앞부분은 노즐 내측으로 오목한 곡면으로 형성되고, 상기 제1홈 및 제2홈의 뒷부분은 노즐 외측으로 오목한 곡면으로 형성되고, 상기 노즐 외측으로 오목한 곡면의 곡률이 상기 노즐 내측으로 오목한 곡면의 곡률보다 작은 것을 특징으로 하는 자동 세척 노즐을 제공한다.

상기 고정 노즐의 앞벽 및 상기 유동 노즐의 앞벽의 내면은 노즐 내측으로 오목한 곡면으로 형성되고, 상기 앞벽들의 내면에 형성된 오목한 곡면의 곡률은, 상기 제1홈 및 제2홈의 앞부분과 뒷부분에 각각 형성된 오목한 곡면의 곡률보다 작은 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예의 자동 세척 노즐은, 상기 노즐케이스 내에서 상기 고정 노즐과 유동 노즐이 분사위치에서 접하였을 때의, 상기 고정 노즐 및 유동 노즐의 전단부 외측벽과 대향하는 노즐 케이스 내면에 제1 오링홈이 형성되고, 상기 제1 오링홈에 전단측 오링이 삽입되며, 상기 노즐케이스의 제1 오링홈의 오링 안착면의 모서리부에 둥근 라운딩부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 전단측 오링과 접하는 상기 고정 노즐 및 유동 노즐의 전단부 외측벽에 경사면이 형성되고, 그 경사면의 경사각이 15~20도인 것이 바람직하다.

상기 노즐 케이스와 유동 노즐의 사이에 가압 탄성부재가 설치되고, 상기 가압 탄성부재는 유동 노즐이 고정 노즐로부터 멀어지는 방향으로 가압할 수 있다.

또한, 상기 유동 노즐의 하단 인접부 외면과 상기 노즐 케이스 사이에 실링부재가 설치될 수 있다.

또 다른 실시예로서, 상기 유동 노즐의 하부에 노즐 케이스에 수용되는 가압부재가 고정되고, 상기 노즐 케이스와 가압 부재의 사이에 가압 탄성부재가 설치되고, 상기 가압 탄성부재는 상기 가압 부재 및 이에 결합된 유동 노즐이 고정 노즐로부터 멀어지는 방향으로 가압하도록 할 수 있다,

또한, 상기 가압 부재의 하단 인접부 외면과 상기 노즐 케이스 사이에 실링부재가 설치될 수 있다.

상기 가압 부재의 하단에 개구가 형성되고, 상기 개구는 가압 부재의 내경보다 작은 것이 바람직하다.

또한, 상기 노즐 케이스의 외주에 제2 오링홈이 형성되고, 상기 제2 오링홈에 자동 세척 노즐이 설치되는 노즐 홀더와 상기 노즐 케이스를 실링하기 위한 외측 오링이 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 고정 블록과 유동 블록의 접촉시 형성되는 분사공을 통해 피세척물로 분사되는 세척수의 압력분포가 보다 균일하게 형성되며, 보다 넓은 면적의 세척대상을 세척할 수 있다.

본 발명에 의하면, 노즐 케이스에 장착되는 오링을 틈새 없이 고정할 수 있으며, 오링에 가해지는 충격량을 줄여 그 오링의 이탈을 효과적으로 막을 수 있다.

또한, 노즐 케이스와 자동 세척 노즐이 장착되는 노즐 홀더의 기밀이 보장되고, 노즐 케이스 후단에 위치하는 후단 오링의 탈락을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 자동 세척 노즐을 도시한 분해 사시도이다.
도 2는, 도 1의 자동 세척 노즐을 도시한 분해 사시도로서 유동 노즐이 대기위치에 있는 상태를 도시한 도면이다.
도 3은, 도 1의 자동 세척 노즐을 도시한 분해 사시도로서 유동 노즐이 분사위치에 있는 상태를 도시한 도면이다.
도 4는, 본 발명의 자동 세척 노즐을 도시한 분해 사시도로서 유동 노즐이 대기위치에 있는 상태를 도시한 도면이다.
도 5는, 본 발명의 자동 세척 노즐을 도시한 분해 사시도로서 유동 노즐이 분사위치에 있는 상태를 도시한 도면이다.
도 6은, 종래의 자동 세척 노즐과 본 발명의 자동 세척 노즐의 분사 태양을나타낸 개략도이다.
도 7은, 종래의 자동 세척 노즐과 본 발명의 자동 세척 노즐에 있어서, 유동 노즐이 오링과 접촉하는 모양을 나타낸 개략도이다.
도 8은, 본 발명의 자동 세척 노즐이 노즐 홀더에 장착된 상태를 나타내는 개략 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 자동 세척 노즐의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야할 것이다.

본 발명에 따른 자동 세척 노즐(N)은 세정파이프(미도시)로부터 유입된 세척수를 여과필터와 같은 피세척물에 분사하기 위한 것으로서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 노즐 케이스(10)와, 고정 노즐(20)과, 유동 노즐(30)을 포함한다.

노즐 케이스(10)는 상기 고정 노즐(20) 및 유동 노즐(30)을 수용하기 위한 내부공간을 구비한다. 노즐 케이스(10)의 후단 외면에는 세정파이프(미도시)와의 나사결합을 위한 나사산(14)이 구비되어 있고, 그 선단에는 토출구(12)가 구비되어 있다. 또한 본 발명에 따른 자동 세척 노즐(N)은 고정 노즐(20) 및 유동 노즐(30)의 조립 오차를 최대한 줄이기 위해 걸림턱(11)을 선단에 구비하고 있다. 상기 걸림턱(11)은 노즐 케이스(10)의 토출구(12) 주변에 위치하고, 고정 노즐(20)의 앞벽 외면(23a)과 접촉한다. 또한 상기 걸림턱(11)은 유동 노즐(30)이 최대로 전진하였을 때 유동 노즐(30)의 앞벽 외면(33a)과도 접촉한다.

고정 노즐(20)은 노즐 케이스(10)의 내부공간에 위치하고, 노즐 케이스(10)에 고정된다. 고정 노즐(20)의 고정은 볼트(B)가 노즐 케이스(10)에 구비된 볼트공 및 고정 노즐(20)에 구비된 볼트공에 체결됨으로써 이루어진다. 또한 고정 노즐(20)은 앞벽(23) 및 상기 앞벽에 형성된 제1홈을 구비한다. 상기 앞벽(23)은 노즐 케이스(20)의 토출구(12)와 마주하는 외면(23a) 및 상기 외면(23a)의 반대측에 위치하는 내면(23b)을 구비한다. 상기 제1홈은 앞부분과 뒷부분의 오목한 곡면으로 형성되고, 상기 앞부분과 뒷부분의 곡면은 서로 반대방향으로 오목하게 형성되어 있다. 즉, 상기 제1홈의 앞부분은 노즐 내측으로 오목한 곡면(23c)으로 형성되고, 반면 상기 제1홈의 뒷부분은 노즐 외측으로 오목한 곡면(23d)로 형성되어 있다. 상기 제1홈의 앞부분 곡면(23c)은 후술하는 유동 노즐(30) 앞벽의 제2홈의 앞부분에 형성되는 곡면과 함께 분사공(H)을 형성한다.

유동 노즐(30)은 고정 노즐(20)과 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동할 수 있도록 노즐 케이스(10)의 내부공간에 위치한다. 또한 유동 노즐(30)은 앞벽(33) 및 상기 앞벽에 형성된 제2홈을 구비한다. 상기 앞벽(33)은 노즐 케이스(10)의 토출구(12)와 마주하는 외면(33a) 및 이 외면(33a)의 반대측에 위치하는 내면(33b)을 구비한다. 상기 제2홈은 앞부분과 뒷부분의 오목한 곡면으로 형성되고, 상기 앞부분과 뒷부분의 곡면은 서로 반대방향으로 오목하게 형성되어 있다. 즉, 상기 제2홈의 앞부분은 노즐 내측으로 오목한 곡면(33c)으로 형성되고, 반면 상기 제2홈의 뒷부분은 노즐 외측으로 오목한 곡면(33d)로 형성되어 있다. 상기 제2홈의 앞부분 곡면(33c)은 상기 고정 노즐(20) 앞벽의 제1홈의 앞부분 곡면(23c)에 형성되는 곡면과 함께 분사공(H)을 형성한다.

본 발명의 특징적인 점은, 고정 노즐 및 유동 노즐의 앞벽에 각각 형성된 제1홈 및 제2홈이 앞부분과 뒷부분을 가지고 상기 앞부분과 뒷부분이 서로 반대방향으로 오목한 곡면으로 형성된다는 점이다. 도 6을 참조하면 본 발명의 구성을 보다 명확하게 이해할 수 있다.

도 6은 종래의 자동 세척 노즐과 본 발명의 자동 세척 노즐의 분사 태양을나타낸 개략도로서, 도 6(a)는 종래의 특허문헌 1의 자동 세척 노즐의 분사 태양을 나타낸 것이다. 특허문헌 1의 자동 세척 노즐은 분사공을 통과하는 세척수 줄기의 압력 분포를 고르게 하기 위하여, 제1홈 및 제2홈의 앞부분을 노즐 내측을 향하여 오목한 곡면 형태로 하고, 제1홈 및 제2홈의 뒷부분은 테이퍼진 직선의 평면형상으로 하고 있다. 이러한 형태로 분사공을 형성하면, 분사공 중앙을 통과하는 세척수의 압력은 강한데 대하여(굵은 화살표로 표시된 부분), 분사공 가장자리로 통과하는 세척수의 압력(상대적으로 얇은 화살표로 표시된 부분)은 완만한 오목면을 따라 흐르게 되어 압력이 갑자기 낮아져서 분사공 중앙과 주변의 세척수 압력이 불균일하게 된다. 특히, 세척수 유량이 많을 경우에는 이러한 불균일이 더 심해지게 된다. 또한, 보다 넓은 면적의 여과포를 세척하기 위해서는 상기 앞부분의 오목한 곡면의 곡률(곡률반경 R1의 역수인 1/R1)을 더 작게(즉, 곡면을 더 완만하게) 구성하여 세척수가 주변으로 넓게 퍼져나가게 해야 할 필요가 있다. 하지만, 이 경우에는 더 완만해진 홈의 앞부분(곡면)과 뒷부분(테이퍼 평면)을 흐르는 세척수 압력차는 더욱 극심해지므로, 압력 불균일 문제는 더욱 심각해지게 된다.

반면, 도 6(b)에 나타난 바와 같이, 본 발명의 분사공은 제1홈 및 제2홈의 뒷부분을 테이퍼 형태의 평면이 아니라, 앞부분의 곡면과 반대로 노즐 외측으로 오목한 곡면으로 구성하고 있다. 또한, 그 곡면의 곡률(곡률반경 R2의 역수인 1/R2)을 제1홈 및 제2홈의 앞부분인 곡면의 곡률(곡률반경 R1의 역수인 1/R1)보다 작게, 즉 앞부분 곡면보다 더욱 완만한 곡선을 그리도록 하여 제1홈 및 제2홈의 앞부분 및 뒷부분에서 압력차가 극심해지는 것을 방지하고 있다. 이렇게 되면 분사공 중앙과 분사공 가장자리를 통과하는 세척수의 압력 차이도 종래와 같이 크게 벌어지지 않아 분사압력이 분사공의 전체 범위에 걸쳐 비교적 고르게 될 수 있다. 물론, 특허문헌 1의 노즐은 세척수가 테이퍼 형상의 좁은 통로를 빠져나가 넓은 면적의 곡면을 통하여 토출되므로 노즐 압력의 측면에서 유리한 점이 있다. 반면, 본 발명의 노즐은 노즐 압력의 측면에서 다소 불리한 점이 있지만, 분사 면적(세정 면적)을 전체적으로 고른 압력으로 세정할 수 있으므로, 압력 분포의 균일성 면에서 유리한 점이 있다. 또한 노즐 압력은 세정파이프를 통하여 도입되는 세척수의 세척 압력 자체를 강하게 하면 보상될 수 있으므로, 본 발명은 넓은 면적을 고른 압력으로 세척할 수 있다는 점에서 종래 기술에 비하여 확실하게 차별화되는 것이다.

뿐만 아니라, 종래 기술의 경우 압력 불균일이 심화되는 단점으로 인하여, 제1홈 및 제2홈의 앞부분 곡면의 곡률(곡률반경 R1의 역수인 1/R1)을 더 작게 하는데 한계가 있었지만, 본 발명의 경우 제1홈 및 제2홈의 뒷부분 곡면의 곡률보다 크게 한다는 조건만 만족한다면, 앞부분 곡면의 곡률을 더 완만하게 하는데 제한이 없다. 따라서, 본 발명의 경우 보다 넓은 면적을 세정하는데 확실히 유리한 점이 있다.

도 6(a)를 다시 참조하면, 종래 자동 세척 노즐은 앞벽의 내면을 세척수 이동방향에 대하여 직각을 이루는 평면형태로 구성하였다. 이 때문에 도면에 도시된 바와 같이, 노즐 내부를 흐르는 세척수가 분사공 근처에서 상기 평면에 부딪혀 와류를 발생시킬 수 있어, 세척수 줄기의 압력이 오히려 교란되는 문제가 있었다.

반면, 본 발명의 경우, 고정 노즐(20)의 앞벽(23) 및 상기 유동 노즐(30)의 앞벽(33)의 내면을 노즐 내측으로 오목한 곡면(23b,33b)으로 형성하고, 상기 앞벽들의 내면에 형성된 오목한 곡면의 곡률률(곡률반경 R3의 역수인 1/R3)을, 상기 제1홈 및 제2홈의 앞부분과 뒷부분에 각각 형성된 오목한 곡면의 곡률보다 더욱 작게 함으로써, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 세척수의 와류 발생문제를 해결하였다.

이에 따라, 본 발명의 분사공을 통과하는 세척수의 분사압력은 와류에 의하여 교란되는 일 없이 더욱 균일하게 유지할 수 있게 된다.

상기 노즐 케이스(10)는 또한 상기 고정 노즐(20)과 유동 노즐(30)이 분사위치에서 접하였을 때의, 상기 고정 노즐(20) 및 유동 노즐(30)의 전단부 외측벽과 대향하는 노즐 케이스(10)의 내면에 제1 오링홈(13)을 구비하고 있다. 이 제1 오링홈(13)에 전단측 오링(40)이 삽입되어 분사위치에 있어서의 노즐의 실링을 담보하고 있다. 본 발명의 노즐 케이스(10)는, 상기 제1 오링홈(13)의 오링 안착면의 모서리부에 둥근 라운딩부(13R)을 형성하여 전단측 오링(40)이 제1 오링홈(13)에 그 오링의 형태를 따라 틈새 없이 꼭 끼워지도록 하고 있다. 상기 특허문헌 1의 노즐은 오링의 탈락을 방지하기 위하여 오링 후단면을 직선으로 가공하는데 대하여, 본 발명과 같이 오링 안착면을 오링 형상에 맞춰 가공하면 특별한 형태의 오링을 준비할 필요 없이 일반적인 형태의 오링을 사용할 수 있으므로, 부품 교체의 범용성 내지 자유도를 향상시킬 수 있다.

상기 전단측 오링(40)과 접하는 상기 고정 노즐(10) 및 유동 노즐(30)의 전단부 외측벽에는 각각 경사면(21,31)이 형성되어 있다. 이와 같이 전단측 오링 접촉면을 경사면으로 구성하는 이유는, 유동 노즐(30)이 전진하여 오링에 접촉할 경웅 전단측 오링(40)에 가해지는 충격량을 감소시키고 오링과 노즐간의 빈틈을 줄여 기밀한 실링을 도모하기 위함이다. 도 7을 참조하면, 종래의 자동 세척 노즐(도 7(a)과 본 발명의 자동 세척 노즐(도 7(b)에 있어서, 유동 노즐이 전단측 오링과 접촉할 때의 전단부 외측벽 경사면(31)의 경사각이 상이함을 알 수 있다. 즉, 특허문헌 1의 경사면의 경사각은 유동 노즐 외측벽을 기준으로 25도인 데 대하여, 본 발명의 경우 15~20도, 바람직하게는 15도나 16도의 경사각을 이루도록 성형하고 있다. 이처럼 경사각을 작게 하면 유동 노즐(30)이 전진하여 접촉할 때 전단측 오링(40)에 가해지는 충격량은 더욱 작아지는 반면, 실링 효과는 더욱 배가된다.

다시 도 4를 참조하면, 상기 노즐 케이스(10)와 유동 노즐(30)의 사이에는 가압 탄성부재(50)가 설치되고, 상기 가압 탄성부재(50)는 도 4와 같이 유동 노즐(30)이 고정 노즐(20)로부터 멀어지는 방향으로 가압하고 있다. 따라서 세정파이프로부터 세척수가 유입되지 않거나 비교적 약한 압력의 세척수가 유입되면, 유동 노즐(30)은 가압 탄성부재(50)의 탄성력에 의해 도 4에 도시된 바와 같이 고정 노즐(20)로부터 이격된 상태에 놓인다. 그러나 세정파이프로부터 고압의 세척수가 유입되면, 유동 노즐(30)은 세척수의 압력에 의해 도 5에 도시된 바와 같이 고정 노즐(20)과 그 선단부가 완전하게 접촉하여 전체적으로 하나의 통형상을 형성한다.

유동 노즐(30)은 도 3의 종래의 자동세척노즐과 같이 노즐 케이스(10)의 하단까지 연장된 형태로 구성할 수 있지만, 본 실시예에서는 상기 유동 노즐(30)의 하부에 노즐 케이스(10)에 수용되는 별도의 가압 부재(60)가 고정되는 형태로 하고 있다. 상기 노즐 케이스(10)와 가압 부재(60) 사이에는 상기 가압 탄성부재(50)가 위치하며, 상기 가압 탄성부재(50)는 상기 가압 부재(60) 및 이에 결합된 유동 노즐(30)을 고정 노즐(20)로부터 멀어지는 방향으로 가압하고 있다. 상기 유동 노즐(30)의 하단 인접부 외면과 상기 노즐 케이스(10) 사이에는 실링부재(70)가 설치된다.

이와 같이, 유동 노즐(30)을 종래와 같이 노즐 케이스(10)의 하단까지 연장된 일체의 형태로 구성하지 않고, 본 실시예와 같이 유동 노즐(30)과 상기 유동 노즐(30)에 끼워져 결합되는 가압 부재(60)의 별체의 형태로 구성하는 것은 다음과 같은 이점이 있다.

먼저, 장치 고장시 유동 노즐(30) 전체를 들어내야 하는 종래와 달리, 전단의 유동 노즐(30) 혹은 가압 부재(60)만을 교체하면 되므로, 메인터넌스 비용을 감소할 수 있다.

또한, 재질 및 형태상 자유로운 가공에 한계가 있는 유동 노즐과 같이, 가공이 자유로운 재질로 가압 부재(60)를 채용함으로써, 다음과 같은 장점을 얻을 수 있다. 즉 도 4,5에 도시된 바와 같이, 가압 부재의 하단 혹은 하단 인접부를 넓게 하여 세척수의 압력을 더 많이 전달받을 수 있게 하면서도, 상기 가압 부재의 하단에 형성된 개구의 내경을 가압 부재의 내경보다 작게 하여 펌프 특성에 따라 세척수 유입구의 직경을 조절할 수 있다. 특히, 가압 부재(60) 하단에 실링부재(70) 설치공간을 형성할 경우, 가공 자유도가 뛰어난 가압 부재(60)의 특성상 여러 형태의 실링부재(70)에 적합한 형태로 설치공간을 형성할 수 있다. 이에 따라 상기 가압 부재(60)에 설치되는 실링부재(70)의 형태나 폭도 다양하게 변형이 가능하다. 반면, 유동 노즐이 일체로 되는 형태가 되는 종래 기술에서는, 유동 노즐의 가공 한계상 해당 유동 노즐에 부합하는 일정형태, 일정 폭의 실링부재 밖에 채용할 수 없었다. 본 실시예에 따르면, 예컨대 보다 작은 폭의 실링부재(70)를 채용할 수 있으면서도 가압 부재 하단에 형성된 개구의 내경은 가압 부재의 내경에 대하여 작게 할 수 있는 등, 보다 다양한 형태로 노즐을 구성할 수 있고, 사용되는 세척수 펌프의 특성에 맞도록 노즐을 개선하기 용이하다.

한편, 본 발명은 유동 노즐과 고정 노즐의 제1홈 및 제2홈의 형상에 특징이 있는 것으로서, 분사 위치에서 유동 노즐과 고정 노즐이 맞닿아 통형상(바람직하게는 원통형상)을 이룰때의 대향 접촉면은 도 1~3과 같이 경사면을 이루는 형태도 가능하다. 다만, 본 실시예에서는, 유동 노즐(30)의 이동을 고정 노즐(20)에 의하여 원활하게 가이드할 수 있도록 고정 노즐과 유동 노즐에 각각 직선 가이드면(24,34)을 형성하고 있다.

또한 고정 노즐(20)과 유동 노즐(30)의 확실한 접촉을 보장하고 유동 노즐(30)의 회전을 방지할 수 있도록 고정 노즐과 유동 노즐에 각각 직선 정지접촉면(25,35)을 형성하고 있다.

도 8은, 본 발명의 자동 세척 노즐이 노즐 홀더에 장착된 상태를 나타내는 개략 단면도이다. 상기 자동 세척 노즐(N)은 사용시에 노즐 홀더에 삽입되어 회전하면서 스프링쿨러와 같이 분무된다. 이 때 자동 세척 노즐과 노즐 홀더와의 기밀 유지를 위하여 자동 세척 노즐 후단에 오링(90)이 장착된다. 즉, 상기 후단 오링(90)은 자동 세척 노즐(N) 자체의 부품이라기보다는, 전체 노즐 완성품의 부품이다. 종래에는 자동 세척 노즐(N)을 노즐 홀더에 장착시 이러한 후단 오링(90)만을 구비하여 기밀을 유지하고 있었다. 하지만, 세척수의 강한 압력이 자동 세척 노즐(N)에 가해지면, 노즐 케이스(10) 전체가 전방을 향하여 힘을 받으며, 반복 사용에 따라 노즐 케이스(10)와 후단 오링(90)이 미세하게 벌어지게 될 우려가 있다. 이 경우 세척수가 누설되어 노즐 분사 효율이 감소하게 되고, 후단 오링(90)이 헐거워져 탈락될 우려도 있다.

본 발명은, 상기 노즐 케이스(10)의 외주에 제2 오링홈(15)이 형성되고, 상기 제2 오링홈(50)에 자동 세척 노즐(N)이 설치되는 노즐 홀더(200)와 상기 노즐 케이스(10)를 실링하기 위한 외측 오링(80)이 설치되도록 하고 있다. 이에 의하여, 상기 자동 세척 노즐(N)과 노즐 홀더(200) 간의 실링이 더욱 확실하게 담보된다. 또한, 노즐 케이스(10)가 세척수에 의하여 힘을 받더라도 상기 제2 오링홈(15)과 외측 오링(80)의 결합이 마치 걸림턱과 걸림부의 결합과 같이 노즐 케이스(10)를 노즐 홀더(200)에 대하여 잡아주는 역할도 수행하게 된다. 이에 따라 노즐 케이스(10)를 확고하게 지지하여 후단 오링(90)과의 틈이 벌어지는 것을 방지한다.

자동 세척 노즐(N)과의 노즐 홀더와의 결합을 보다 확실하게 하기 위하여, 도 8에 도시된 바와 같이, 자동 세척 노즐(N)의 전단부를 제2 노즐 홀더(300)로 추가적으로 끼워 고정할 수 있다.

이하, 상기 자동 세척 노즐(N)의 작동 과정을 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이 유동 노즐(30)이 고정 노즐(20)로부터 이격된 상태에서 세정파이프(미도시)로부터 고압의 세척수가 공급되면, 유동 노즐(30)은 세척수의 압력에 의해 도 5에 도시된 바와 같이 고정 노즐(20)과 맞닿을 때까지 전진한다. 그리고 상기 세척수는 유동 노즐(30)과 고정 노즐(20)이 맞닿아 생긴 분사공(H)을 통해 오염된 피세척물로 분사된다.

유동 노즐(30)이 고정 노즐(20)과 맞닿기 전에는 고압의 세척수가 전단측 오링(40)을 타격하게 되나, 본 발명의 경우 상기 전단측 오링(40)이 둥근 라운딩부(13R)를 구비한 제1 오링홈(13)에 빈틈 없이 결합되므로, 전단측 오링(40)이 오링홈으로부터 이탈하는 현상은 발생하지 않게 된다.

이 경우 고정 노즐(20)과 유동 노즐(30)의 앞벽에 형성된 제1홈 및 제2홈의 앞부분과 뒷부분이 서로 반대측으로 오목하게 형성된 곡면으로 이루어지고, 상기 노즐 외측으로 오목한 뒷부분 곡면의 곡률이 상기 노즐 내측으로 오목한 앞부분 곡면의 곡률보다 작기 때문에, 분사압력을 분사공(H)의 전체 범위에 걸쳐 고르게 하할 수 있다(도 5 및 도 6 참조). 또한, 제1홈 및 제2홈의 뒷부분 곡면의 곡률보다 크게 한다는 조건 하에 상기 앞부분 곡면의 곡률을 더 완만하게 할 수 있으므로, 피세정물의 보다 넓은 면적을 세정할 수 있다.

한편, 상기 고정 노즐(20)의 앞벽(23) 및 유동 노즐(30)의 앞벽(33) 내면을 상기 제1홈 및 제2홈의 앞부분과 뒷부분에 각각 형성된 오목한 곡면의 곡률보다 더욱 작게 함으로써, 세척수의 와류 발생문제를 해결함과 동시에 분사공으로 토출되는 세척수의 압력을 더욱 균일하게 할 수 있다(도 6(a) 참조).

또한, 본 발명의 자동 세척 노즐은 노즐 케이스의 하단에 위치한 후단 오링(90)과, 노즐 케이스의 외주에 설치되는 외측 오링(80)에 의하여 동시에 실링되므로, 실링 기능을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 노즐 케이스 및 후단 오링(90)의 탈락 위험성을 크게 줄이고 있다.

이후 피세척물의 세척이 완료되어 세척수의 압력을 낮추면, 유동 노즐(30)은 가압 탄성부재(50)의 탄성력에 의해 후방으로 밀려 도 4에 도시된 바와 같이 고정 노즐(20)로부터 이격된다. 이러한 상태가 되면 유동 노즐(30)의 내부에 끼인 이물질이 노즐 케이스(10)의 토출구(12)를 통해 세척수와 함께 외부로 배출된다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.

N : 자동 세척 노즐 10 : 노즐 케이스
11: 걸림턱 12 : 토출공
13: 제1 오링홈 14 : 나사산
15 : 제2 오링홈 20 : 고정 노즐
21 : 전단부 외측벽 경사면 23 : 고정 노즐 앞벽
23a : 고정 노즐 앞벽 외면 23b : 고정 노즐 앞벽 내면
23c : 제1홈 앞부분 곡면 23d: 제1홈 뒷부분 곡면
24 : 직선 가이드면 25 : 직선 정지접촉면
B : 볼트 30 : 유동 노즐
31 : 전단부 외측벽 경사면 33 : 유동 노즐 앞벽
33a : 유동 노즐 앞벽 외면 33b : 유동 노즐 앞벽 내면
33c : 제2홈 앞부분 곡면 33d: 제2홈 뒷부분 곡면
34 : 직선 가이드면 35 : 직선 정지접촉면
40 : 전단측 오링 50 : 가압 탄성부재
60 : 가압 부재 61 : 개구
70 : 실링부재 80 : 외측 오링
90 : 후단 오링 200 : 노즐 홀더
300 : 제2 노즐 홀더

Claims (1)

1. 세정파이프로부터 유입된 세척 유체를 피세척물에 분사하는 자동 세척 노즐로서,
   상기 세정파이프와 결합하는 후단, 토출구를 구비한 선단을 포함하는 노즐 케이스;
   상기 노즐 케이스에 수용 및 고정된 고정 노즐;
   상기 고정 노즐과 맞닿아 밀착하여 하나의 통형상을 이루는 분사위치와 고정 노즐로부터 이격되는 대기위치 사이에서 이동할 수 있도록 상기 노즐 케이스에 수용된 유동 노즐;을 포함하며,
   상기 고정 노즐과 유동 노즐이 분사위치에서 접하였을 때 분사공을 형성하는 제1홈 및 제2홈이 상기 고정 노즐의 앞벽 및 상기 유동 노즐의 앞벽에 각각 형성되고,
   상기 제1홈 및 제2홈의 앞부분은 노즐 내측으로 오목한 곡면(23c, 33c)으로 형성되며,
   상기 제1홈 및 제2홈의 뒷부분은 노즐 외측으로 오목한 곡면(23d, 33d)으로 형성되고,
   상기 노즐 외측으로 오목한 곡면(23d, 33d)의 곡률이 상기 노즐 내측으로 오목한 곡면(23c, 33c)의 곡률보다 작으며,
   상기 고정 노즐의 앞벽(23) 및 상기 유동 노즐의 앞벽(33)의 내면(23b, 33b)은 노즐 내측으로 오목한 곡면으로 형성되어 상기 노즐 외측으로 오목한 곡면(23d, 33d)과 서로 반대방향으로 형성되며,
   상기 앞벽들의 내면(23b, 33b)에 형성된 오목한 곡면의 곡률은, 상기 제1홈 및 제2홈의 앞부분과 뒷부분에 각각 형성된 오목한 곡면의 곡률보다 작고,
   상기 노즐 케이스의 외주에 제2 오링홈이 형성되고, 상기 제2 오링홈에 자동 세척 노즐이 설치되는 노즐 홀더와 상기 노즐 케이스를 실링하기 위한 외측 오링이 설치되며,
   상기 노즐케이스 내에서 상기 고정 노즐과 유동 노즐이 분사위치에서 접하였을 때의, 상기 고정 노즐 및 유동 노즐의 전단부 외측벽과 대향하는 노즐 케이스 내면에 제1 오링홈이 형성되고,
   상기 제1 오링홈에 전단측 오링이 삽입되며,
   상기 노즐케이스의 제1 오링홈의 오링 안착면의 모서리부에 둥근 라운딩부가 형성되고,
   상기 전단측 오링과 접하는 상기 고정 노즐 및 유동 노즐의 전단부 외측벽에 경사면이 형성되고, 그 경사면의 경사각이 15~20도이며,
   상기 유동 노즐의 하부에 노즐 케이스에 수용되는 가압부재가 고정되고,
   상기 노즐 케이스와 가압 부재의 사이에 가압 탄성부재가 설치되며,
   상기 가압 탄성부재는 상기 가압 부재 및 이에 결합된 유동 노즐이 고정 노즐로부터 멀어지는 방향으로 가압하고,
   상기 가압 부재의 하단 인접부 외면과 상기 노즐 케이스 사이에 실링부재가 설치되며,
   상기 가압 부재의 하단에 개구가 형성되고, 상기 개구는 가압 부재의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 자동 세척 노즐.

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